(57)【要約】【課題】ヒートポンプ給湯機の送風機起動時に、冷凍サイクルを安定させて圧縮機の転覆現象を回避する。【解決手段】圧縮機、放熱器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管によって環状に接続して構成されるヒートポンプ給湯機において、ヒートポンプ給湯機の蒸発器能力を変化させる送風装置を具備し、前記送風機が起動すると運転回転数を段階的にＵＰさせる制御により、ヒートポンプ給湯機内の起動時の冷凍サイクルを安定して運転することが出来る。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、放熱器、減圧装置、蒸発器を冷媒配管によって環状に接続してヒートポンプサイクルを構成し、前記蒸発器にその蒸発能力を変化させるための送風機を備え、前記圧縮機が起動時に、前記送風機の回転数を段階的に変化させながら目標回転数に達するようにしたことを特徴とするヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
外気温が高い場合または入水温度が高い場合または冷媒圧力が高い場合または蒸発器温度が高い場合にのみ送風機の制御を行うことを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
前記ヒートポンプサイクルに使用される冷媒は、二酸化炭素であることを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機、給湯用熱交換器、膨張弁、及び蒸発器を配管で接続したヒートポンプ回路で、貯湯タンクの水を加熱して温水を作るヒートポンプ給湯機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から能力可変の圧縮機を用いたヒートポンプサイクルを用いた給湯機が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
能力可変圧縮機としては図４に示すようなスクロール圧縮機が用いられる。図４は代表的なスクロール圧縮機の断面図で、鏡板から渦巻きラップが立ち上がる固定スクロール１０１および旋回スクロール１０２を噛み合わせて双方間に圧縮室１０３を形成し、旋回スクロール１０２を自転拘束機構１０４による自転の拘束のもとに円軌道に沿って旋回させたとき圧縮室１０３が容積を変えながら移動することで冷媒の吸入、圧縮、吐出を行う。旋回スクロール１０２とこれの背面側をバックアップする固定部材１０５との間に、旋回スクロール１０２の背面の中央部に潤滑用のオイルにより高圧を与える高圧部１０６が設けられ、この高圧部１０６との間をシールリング１０７によって仕切られ前記背面の外周部に前記高圧部１０６よりも低い所定の圧力（背圧）を印加する背圧室１０８を設け、これらの高圧と背圧により、旋回スクロール１０２を固定スクロール部品１０１に押しつけることで、旋回スクロール１０２が固定スクロール部品１０１から離れて転覆するようなことがないようにしている（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２４７７５９号公報
【特許文献２】特開２００２−２６６７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記のようなスクロール圧縮機を用いた場合において、高圧冷媒圧力が低く、低圧冷媒圧力が高い時、即ち圧縮比が低い運転状態の場合は、旋廻スクロールを固定スクロースに押し付ける力より、圧縮室で圧縮された高圧冷媒圧力の力が大きくなると、旋廻スクロールが固定スクロールから離れてしまい、高圧の圧縮室内の冷媒が低圧の圧縮室へ漏洩してしまう、いわゆる転覆が起こり、十分な圧縮ができず、冷凍サイクルに流れる冷媒循環量が低下し、その結果、冷凍能力も低下するという課題がある。また、低圧縮比での転覆を抑えるために、旋回スクロールの背面に働く押し付け力を大きくすると、高圧縮比の運転条件において、旋回スクロールに過大な押し付け力が発生し、異常磨耗を引き起こすことがあるため、旋回スクロールの背面に働く押し付け力をあまり大きくできないという課題があった。
【０００５】
特に圧縮機の起動時は、蒸発器用の送風機も同時に運転されるため、蒸発器能力が大きくなるため、ヒ−トポンプサイクルにおける蒸発器の圧力が高くなり、圧力差（圧縮比）も小さくなるため、圧縮機の運転が不安定になり、転覆状態になるという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、ヒ−トポンプ給湯器の冷凍サイクルにおいて圧力差を確保し、スクロール圧縮機の運転が不安定とならず、スクロール圧縮機の信頼性を確保したり冷媒配管の騒音、振動を防止することができるヒートポンプ給湯器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、送風機の運転条件を設定することにより、蒸発器能力の急激な増加を防止し、圧力差を保つことにより冷凍サイクルを安定させ、圧縮機を正常に圧縮して転覆を防止し、安定した冷凍サイクル運転状態にして起動することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、冷媒を使用するヒートポンプ給湯機において、送風機起動時などに対して安定した冷凍サイクル運転を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施の形態１）
図１は、実施形態１におけるヒートポンプ給湯機を示したものである。ヒートポンプ回路は、圧縮機２０１、放熱器２０２、減圧装置２０３、蒸発器２０４を冷媒配管２０５で接続し冷媒を循環させている。そしてヒートポンプ給湯機の蒸発器２０４には、蒸発器能力を変化させる送風機２１０が取り付けられている。
【００１０】
また貯湯回路は、貯湯槽２０６、吸熱器２０２を水配管２０８で接続しポンプ２０７より水を循環させている。２０２は、ヒートポンプ回路では放熱器、貯湯回路では吸熱器の熱交換器として利用している。ヒートポンプ回路の放熱器２０２の冷媒と貯湯回路の吸熱器２０２の水にて熱交換する水冷媒熱交管器である。この吸熱した水は温水になり、貯湯槽２０６に貯めて利用している。
【００１１】
そして、ヒートポンプ回路には、蒸発器出口側に冷凍サイクル内の圧力を検知する圧力センサー２１１、蒸発器の温度を検知する温度センサー２１２、外気温度を検知する外気温度センサー２１３、水冷媒熱交換器の入水温度を検知する入水温度センサー２１４がそれぞれ取り付けられている。
【００１２】
このヒートポンプ回路において、臨界圧力以上まで加圧される冷媒（二酸化炭素）を使用し、このヒートポンプ給湯機のモリエル線図は図２となる。
【００１３】
圧縮機２０１は、吸引した冷媒を圧縮して吐出し、吐出された高温高圧の冷媒は、貯湯槽２０６内から供給された液体（水）と放熱器２０２を介して熱交換される。放熱器２０２を流れる冷媒（二酸化炭素）は圧縮機２０１によって加圧されている為、放熱器２０２を通過する液体に放熱して温度低下しても凝縮（冷媒２相域）することはない。減圧装置２０３は、放熱器２０２から流出する冷媒（二酸化炭素）を減圧する装置のことで、弁開度を電気的に制御する電磁式膨張弁である。
【００１４】
冷媒（二酸化炭素）は、この減圧装置２０３によって冷媒２相域となるまで減圧されたのち、蒸発器２０４によって吸熱冷媒が蒸発気化した後、再び圧縮機２０１に吸引される。しかし、蒸発器側の負荷がおおきい、つまり圧縮機２０１の起動時や外気温が高い時などは蒸発器２０４の温度が大きく、冷凍サイクルの圧力差がとれなくなり、圧縮機２０１の運転が不安定になる。そして冷凍サイクルが不安定になり、圧縮機２０１が転覆状態になる。さらに、圧縮機２０１や冷媒配管２０５が大きく振動して、騒音を発生する。
【００１５】
現行では、送風機２１０のファン回転数は、圧縮機２０１の運転周波数（指示周波数）から一律に決められており、たとえば圧縮機周波数が４０Ｈｚから５０Ｈｚはファン回転数が４００回転、５１Ｈｚから６０Ｈｚはファン回転数が５００回転と運転周波数（指示周波数）により回転数は決まってくる。起動時も同様に運転周波数（指示周波数）のファン回転数になるため、起動直後から回転数が大きくなるために蒸発器２０４の圧力（温度）が大きくなり、差圧が取れなくなるために圧縮機２０１が不安定になり転覆することが
発生した。
【００１６】
このような課題を解決する為に、運転が開始して送風機２１０が起動すると、図３に示すように従来では送風機２１０の回転数を指示運転回転数に即なるが、新制御では段階的に回転数をＵＰさせて冷凍サイクルを安定させながら目標回転数にする。たとえば、起動時に目標回転数５００回転に対して、まず最初にファン回転数を２００回転で運転させて一定時間固定させて、それから５０回転ＵＰさせた２５０回転で一定時間固定させ、さらに５０回転ＵＰさせた３００回転で一定時間固定し、さらに５０回転ＵＰさせた３５０回転で一定時間固定する。つまり指示回転数５００回転になるまで一定時間毎にファン回転数をＵＰさせて、また一定時間固定する動作を繰り返す。ちなみに現行制御では、起動直後すぐに指示運転回転数の５００回転になる。
【００１７】
本発明は、送風機２１０が起動時に、送風機２１０の回転数を段階的（一定時間毎）にＵＰすることにより、起動時のヒートポンプの冷凍サイクルを安定させて、圧力差をとり、冷凍サイクルと圧縮機運転を安定させながら回転数をＵＰすることにより転覆が防止でき圧縮機２０１、冷媒配管２０５の騒音、振動を防止することができる。
【００１８】
例えば、蒸発器２０４の能力が違う場合（蒸発器２０４が大きい場合と小さい場合）は蒸発器２０４が大きい場合は固定する時間を長くして冷凍サイクルを安定させる。また外気温が違う場合（外気温センサ−２１３が高い（過負荷状態）場合と低い（低負荷状態）場合）は外気温が高い場合はこの新制御を入れるが外気温が低い場合は従来の制御とする。そして蒸発器の圧力・温度が違う場合（圧力センサ−２１１・蒸発器温度センサ−２１２が大きい場合と小さい場合）も、外気温と同様に圧力・温度が高い場合にはこの新制御を入れるが低い場合は従来の制御運転を行う。
【００１９】
また入水温度が違う場合（入水温度センサ−２１４が高い（負荷が大きい）場合と低い（負荷が小さい）場合）は入水温度が高い場合は固定する時間を長くして冷凍サイクルを安定させる。以上のように、ＵＰさせる回転数設定、停止している時間設定を変えることなどにより、さらに効果的にヒートポンプ給湯機の冷凍サイクルに圧力差をとり、圧縮機２０１を安定させることにより冷凍サイクルが安定して、圧縮機２０１、冷媒配管２０５の騒音、振動を防止することができる。
【００２０】
なお、貯湯槽２０６内の温水は、給湯用に用いるだけではなく、床暖房用、室内空調用としても使用して良い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態１におけるヒートポンプ給湯機の構成図
【図２】同実施形態１における冷凍サイクルのモリエル線図
【図３】同実施形態１における送風機制御のタイムチャート
【図４】ヒートポンプ給湯機に用いる圧縮機の断面図
【符号の説明】
【００２２】
２０１  圧縮機
２０２  放熱器
２０３  減圧装置
２０４  蒸発器
２１０  送風機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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